PCB (placa de circuito impreso), el nombre chino es placa de circuito impreso, también conocida como placa de circuito impreso, es un componente electrónico importante, un soporte para componentes electrónicos y un soporte para conexiones eléctricas de componentes electrónicos. Debido a que se fabrica mediante impresión electrónica, se denomina placa de circuito "impreso".
1. ¿Cómo elegir la placa PCB?
La elección de la placa PCB debe lograr un equilibrio entre el cumplimiento de los requisitos de diseño, la producción en masa y el costo. Los requisitos de diseño contienen componentes tanto eléctricos como mecánicos. Normalmente esta cuestión material es más importante cuando se diseñan placas PCB de muy alta velocidad (frecuencia superior a GHz).
Por ejemplo, el material FR-4 que se utiliza habitualmente hoy en día puede no ser adecuado porque la pérdida dieléctrica a una frecuencia de varios GHz tendrá un gran impacto en la atenuación de la señal. En lo que respecta a la electricidad, es necesario prestar atención a si la constante dieléctrica (constante dieléctrica) y la pérdida dieléctrica son adecuadas para la frecuencia diseñada.
2. ¿Cómo evitar interferencias de alta frecuencia?
La idea básica para evitar interferencias de alta frecuencia es minimizar la interferencia de los campos electromagnéticos de señales de alta frecuencia, que es la llamada diafonía (Crosstalk). Puede aumentar la distancia entre la señal de alta velocidad y la señal analógica, o agregar trazas de derivación/protección de tierra junto a la señal analógica. También preste atención a la interferencia de ruido de la tierra digital a la tierra analógica.
3. En diseño de alta velocidad, ¿cómo resolver el problema de integridad de la señal?
La integridad de la señal es básicamente una cuestión de adaptación de impedancia. Los factores que afectan la adaptación de impedancia incluyen la estructura y la impedancia de salida de la fuente de señal, la impedancia característica de la traza, las características del extremo de carga y la topología de la traza. La solución es confiar en la terminación y ajustar la topología del cableado.
4. ¿Cómo se implementa el método de distribución diferencial?
Hay dos puntos a los que prestar atención en el cableado del par diferencial. Una es que la longitud de las dos líneas debe ser lo más larga posible. Hay dos formas paralelas, una es que las dos líneas corren en la misma capa de cableado (una al lado de la otra) y la otra es que las dos líneas corren en las capas adyacentes superior e inferior (encima-abajo). Generalmente, el primero lado a lado (lado a lado, lado a lado) se usa de muchas maneras.
5. Para una línea de señal de reloj con un solo terminal de salida, ¿cómo implementar el cableado diferencial?
Para utilizar cableado diferencial, sólo tiene sentido que la fuente de señal y el receptor sean señales diferenciales. Por lo tanto, no es posible utilizar cableado diferencial para una señal de reloj con una sola salida.
6. ¿Se puede agregar una resistencia coincidente entre los pares de líneas diferenciales en el extremo receptor?
Generalmente se suma la resistencia de adaptación entre los pares de líneas diferenciales en el extremo receptor, y su valor debe ser igual al valor de la impedancia diferencial. De esta manera la calidad de la señal será mejor.
7. ¿Por qué el cableado de los pares diferenciales debería ser cercano y paralelo?
El enrutamiento de pares diferenciales debe ser adecuadamente cercano y paralelo. La llamada proximidad adecuada se debe a que la distancia afectará el valor de la impedancia diferencial, que es un parámetro importante para diseñar un par diferencial. La necesidad de paralelismo también se debe a la necesidad de mantener la consistencia de la impedancia diferencial. Si las dos líneas están lejos o cerca, la impedancia diferencial será inconsistente, lo que afectará la integridad de la señal (integridad de la señal) y el retardo de tiempo (retardo de tiempo).
8. Cómo lidiar con algunos conflictos teóricos en el cableado real
Básicamente, es correcto separar la tierra analógica/digital. Cabe señalar que los rastros de la señal no deben cruzar el lugar dividido (foso) tanto como sea posible, y la ruta de la corriente de retorno (ruta de la corriente de retorno) de la fuente de alimentación y la señal no debe ser demasiado grande.
El oscilador de cristal es un circuito analógico de oscilación con retroalimentación positiva. Para tener una señal de oscilación estable, debe cumplir con las especificaciones de ganancia y fase del bucle. Sin embargo, la especificación de oscilación de esta señal analógica se altera fácilmente e incluso agregando trazas de protección de tierra es posible que no se pueda aislar completamente la interferencia. Y si está demasiado lejos, el ruido en el plano de tierra también afectará el circuito de oscilación de retroalimentación positiva. Por tanto, la distancia entre el oscilador de cristal y el chip debe ser lo más cercana posible.
De hecho, existen muchos conflictos entre el enrutamiento de alta velocidad y los requisitos de EMI. Pero el principio básico es que las resistencias y capacitores o perlas de ferrita agregadas debido a la EMI no pueden causar que algunas características eléctricas de la señal no cumplan con las especificaciones. Por lo tanto, es mejor utilizar técnicas de disposición del cableado y apilamiento de PCB para resolver o reducir los problemas de EMI, como enrutar señales de alta velocidad a la capa interna. Finalmente, use un capacitor de resistencia o una perla de ferrita para reducir el daño a la señal.
9. ¿Cómo solucionar la contradicción entre cableado manual y cableado automático de señales de alta velocidad?
La mayoría de los enrutadores automáticos del software de enrutamiento más potente ahora tienen restricciones establecidas para controlar el método de enrutamiento y el número de vías. Los elementos de configuración de las capacidades de bobinado del motor y las condiciones de restricción de varias empresas de EDA a veces difieren mucho.
Por ejemplo, ¿existen suficientes restricciones para controlar la forma en que las serpientes serpentean, se puede controlar el espaciado de los pares diferenciales, etc.? Esto afectará si el método de enrutamiento obtenido mediante enrutamiento automático puede cumplir con la idea del diseñador.
Además, la dificultad de ajustar manualmente el cableado también tiene una relación absoluta con la capacidad del motor de bobinado. Por ejemplo, la capacidad de inserción de trazas, la capacidad de inserción de vías e incluso la capacidad de inserción de trazas en cobre, etc. Por lo tanto, la solución es elegir un enrutador con una fuerte capacidad de motor de bobinado.
10. Acerca de los cupones de prueba.
El cupón de prueba se utiliza para medir si la impedancia característica de la PCB producida cumple con los requisitos de diseño con TDR (reflectómetro en el dominio del tiempo). Generalmente la impedancia a controlar tiene dos casos: una sola línea y un par diferencial. Por lo tanto, el ancho de línea y el espacio entre líneas (cuando hay pares diferenciales) en el cupón de prueba deben ser los mismos que los de las líneas a controlar.
Lo más importante es la posición del punto de tierra al realizar la medición. Para reducir el valor de inductancia del cable de tierra (cable de tierra), el lugar donde está conectada a tierra la sonda TDR (sonda) suele estar muy cerca del lugar donde se mide la señal (punta de la sonda). Por lo tanto, la distancia y el método entre el punto donde se mide la señal en el cupón de prueba y el punto de tierra Para que coincida con la sonda utilizada
11. En el diseño de PCB de alta velocidad, el área en blanco de la capa de señal se puede cubrir con cobre, pero ¿cómo se debe distribuir el cobre de múltiples capas de señal en la conexión a tierra y la fuente de alimentación?
Generalmente, la mayor parte del cobre en el área en blanco está conectado a tierra. Sólo preste atención a la distancia entre el cobre y la línea de señal cuando deposite cobre junto a la línea de señal de alta velocidad, porque el cobre depositado reducirá un poco la impedancia característica de la traza. También tenga cuidado de no afectar la impedancia característica de otras capas, como en la estructura de una línea de banda dual.
12. ¿Es posible utilizar el modelo de línea microstrip para calcular la impedancia característica de la línea de señal sobre el plano de potencia? ¿Se puede calcular la señal entre la potencia y el plano de tierra utilizando el modelo de línea de banda?
Sí, tanto el plano de potencia como el de tierra deben considerarse como planos de referencia a la hora de calcular la impedancia característica. Por ejemplo, un tablero de cuatro capas: capa superior-capa de energía-capa de tierra-capa inferior. En este momento, el modelo de impedancia característica de la traza de la capa superior es el modelo de línea microstrip con el plano de potencia como plano de referencia.
13. En general, ¿puede la generación automática de puntos de prueba mediante software en placas impresas de alta densidad cumplir con los requisitos de prueba de la producción en masa?
Que los puntos de prueba generados automáticamente por el software general cumplan con los requisitos de prueba depende de si las especificaciones para agregar puntos de prueba cumplen con los requisitos del equipo de prueba. Además, si el cableado es demasiado denso y la especificación para agregar puntos de prueba es relativamente estricta, es posible que no sea posible agregar automáticamente puntos de prueba a cada segmento de la línea. Por supuesto, es necesario completar manualmente los lugares a probar.
14. ¿Agregar puntos de prueba afectará la calidad de las señales de alta velocidad?
En cuanto a si afectará la calidad de la señal, depende de la forma de agregar puntos de prueba y de la velocidad de la señal. Básicamente, se pueden agregar a la línea o retirar puntos de prueba adicionales (sin utilizar la vía existente o el pin DIP como puntos de prueba). El primero equivale a agregar un pequeño condensador en línea, mientras que el segundo es una rama adicional.
Estas dos situaciones afectarán más o menos la señal de alta velocidad, y el grado de influencia está relacionado con la velocidad de frecuencia de la señal y la velocidad de borde de la señal (velocidad de borde). La magnitud del impacto se puede conocer mediante simulación. En principio, cuanto más pequeño sea el punto de prueba, mejor (por supuesto, también debe cumplir los requisitos del equipo de prueba). Cuanto más corta sea la rama, mejor.
15. Varios PCB forman un sistema, ¿cómo se deben conectar los cables de tierra entre las placas?
Cuando la señal o la alimentación entre las distintas placas PCB están conectadas entre sí, por ejemplo, la placa A tiene alimentación o señales enviadas a la placa B, debe haber una cantidad igual de corriente fluyendo desde la capa de tierra de regreso a la placa A (esto es Ley actual de Kirchoff).
La corriente en esta formación encontrará el lugar de menor resistencia para regresar. Por lo tanto, el número de pines asignados al plano de tierra no debe ser demasiado pequeño en cada interfaz, ya sea una fuente de alimentación o una señal, para reducir la impedancia, lo que puede reducir el ruido en el plano de tierra.
Además, también es posible analizar todo el circuito de corriente, especialmente la parte con una gran corriente, y ajustar el método de conexión del cable de formación o de tierra para controlar el flujo de corriente (por ejemplo, crear una baja impedancia en algún lugar, de modo que la mayor parte de la corriente fluye desde estos lugares), reducen el impacto en otras señales más sensibles.
16. ¿Puede presentarnos algunos libros técnicos extranjeros y datos sobre el diseño de PCB de alta velocidad?
Actualmente, los circuitos digitales de alta velocidad se utilizan en campos relacionados, como redes de comunicación y calculadoras. En términos de redes de comunicación, la frecuencia de funcionamiento de la placa PCB ha alcanzado los GHz y, hasta donde yo sé, el número de capas apiladas llega a 40 capas.
Las aplicaciones relacionadas con las calculadoras también se deben al avance de los chips. Ya sea una PC general o un servidor (Servidor), la frecuencia operativa máxima en la placa también ha alcanzado los 400 MHz (como Rambus).
En respuesta a los requisitos de enrutamiento de alta velocidad y alta densidad, la demanda de vías ciegas/enterradas, microvías y tecnología de procesos de acumulación está aumentando gradualmente. Estos requisitos de diseño están disponibles para la producción en masa por parte de los fabricantes.
17. Dos fórmulas de impedancia característica a las que se hace referencia con frecuencia:
Línea microstrip (microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] donde W es el ancho de la línea, T es el espesor de cobre de la traza y H es La distancia desde la traza hasta el plano de referencia, Er, es la constante dieléctrica del material de PCB (constante dieléctrica). Esta fórmula sólo se puede aplicar cuando 0,1≤(W/H)≤2,0 y 1≤(Er)≤15.
Stripline (stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} donde, H es la distancia entre los dos planos de referencia, y la traza se ubica en el medio de los dos planos de referencia. Esta fórmula sólo se puede aplicar cuando W/H≤0,35 y T/H≤0,25.
18. ¿Se puede agregar un cable a tierra en medio de la línea de señal diferencial?
Generalmente, el cable de tierra no se puede agregar en medio de la señal diferencial. Debido a que el punto más importante del principio de aplicación de las señales diferenciales es aprovechar los beneficios que brinda el acoplamiento mutuo (acoplamiento) entre señales diferenciales, como cancelación de flujo, inmunidad al ruido, etc. Si se agrega un cable de tierra en el medio, el efecto de acoplamiento será destruido.
19. ¿El diseño de tableros rígidos-flexibles requiere especificaciones y software de diseño especiales?
El circuito impreso flexible (FPC) se puede diseñar con un software de diseño de PCB general. Utilice también el formato Gerber para producir para fabricantes de FPC.
20. ¿Cuál es el principio para seleccionar correctamente el punto de conexión a tierra de la PCB y la carcasa?
El principio de seleccionar el punto de tierra de la PCB y la carcasa es utilizar la tierra del chasis para proporcionar una ruta de baja impedancia para la corriente de retorno (corriente de retorno) y controlar la ruta de la corriente de retorno. Por ejemplo, generalmente cerca del dispositivo de alta frecuencia o del generador de reloj, la capa de tierra de la PCB se puede conectar con la tierra del chasis mediante tornillos de fijación para minimizar el área de todo el bucle de corriente, reduciendo así la radiación electromagnética.
21. ¿Con qué aspectos deberíamos comenzar para la DEPURACIÓN de la placa de circuito?
En lo que respecta a los circuitos digitales, primero determine tres cosas en secuencia:
1. Verificar que todos los valores de suministro estén dimensionados para el diseño. Algunos sistemas con múltiples fuentes de alimentación pueden requerir ciertas especificaciones para el orden y la velocidad de ciertas fuentes de alimentación.
2. Verifique que todas las frecuencias de la señal del reloj funcionen correctamente y que no haya problemas no monótonos en los bordes de la señal.
3. Confirme si la señal de reinicio cumple con los requisitos de especificación. Si todo esto es normal, el chip debería enviar la señal del primer ciclo (ciclo). A continuación, depure de acuerdo con el principio de funcionamiento del sistema y el protocolo del bus.
22. Cuando el tamaño de la placa de circuito es fijo, si es necesario acomodar más funciones en el diseño, a menudo es necesario aumentar la densidad de trazas de la PCB, pero esto puede llevar a una mayor interferencia mutua de las trazas, y al menos Al mismo tiempo, las pistas son demasiado finas para aumentar la impedancia. No se puede reducir, por favor, los expertos presentan las habilidades en el diseño de PCB de alta densidad y alta velocidad (≥100 MHz).
Al diseñar PCB de alta velocidad y alta densidad, se debe prestar especial atención a la interferencia cruzada porque tiene un gran impacto en la sincronización y la integridad de la señal.
Aquí hay algunas cosas a las que debe prestar atención:
Controlar la continuidad y coincidencia de la impedancia característica de la traza.
El tamaño del espaciado de traza. Generalmente, el espaciado que se ve a menudo es el doble del ancho de la línea. El impacto del espaciado de trazas en la sincronización y la integridad de la señal se puede conocer mediante simulación y se puede encontrar el espaciado mínimo tolerable. Los resultados pueden variar de un chip a otro.
Elija el método de terminación adecuado.
Evite la misma dirección de las trazas en las capas adyacentes superior e inferior, o incluso superponga las trazas superior e inferior, porque este tipo de diafonía es mayor que la de las trazas adyacentes en la misma capa.
Utilice vías ciegas/enterradas para aumentar el área de seguimiento. Pero el costo de fabricación de la placa PCB aumentará. De hecho, es difícil lograr un paralelismo completo y una longitud igual en la implementación real, pero aún es necesario hacerlo tanto como sea posible.
Además, se pueden reservar la terminación diferencial y la terminación en modo común para mitigar el impacto en la sincronización y la integridad de la señal.
23. El filtro en la fuente de alimentación analógica suele ser un circuito LC. Pero, ¿por qué a veces el LC filtra con menos eficacia que el RC?
La comparación de los efectos de los filtros LC y RC debe considerar si la banda de frecuencia a filtrar y la selección del valor de inductancia son apropiados. Porque la reactancia inductiva (reactancia) del inductor está relacionada con el valor y la frecuencia de la inductancia.
Si la frecuencia de ruido de la fuente de alimentación es baja y el valor de inductancia no es lo suficientemente grande, el efecto de filtrado puede no ser tan bueno como el de RC. Sin embargo, el precio a pagar por usar el filtrado RC es que la propia resistencia disipa energía, es menos eficiente y presta atención a cuánta potencia puede manejar la resistencia seleccionada.
24. ¿Cuál es el método para seleccionar el valor de inductancia y capacitancia al filtrar?
Además de la frecuencia de ruido que desea filtrar, la selección del valor de la inductancia también considera la capacidad de respuesta de la corriente instantánea. Si el terminal de salida del LC tiene la oportunidad de generar una gran corriente instantáneamente, un valor de inductancia demasiado grande obstaculizará la velocidad de la gran corriente que fluye a través del inductor y aumentará el ruido de ondulación. El valor de capacitancia está relacionado con el tamaño del valor de especificación de ruido de ondulación que puede tolerarse.
Cuanto menor sea el valor requerido del ruido de ondulación, mayor será el valor del capacitor. El ESR/ESL del condensador también tendrá un impacto. Además, si el LC se coloca a la salida de una potencia de regulación de conmutación, también es necesario prestar atención a la influencia del polo/cero generado por el LC sobre la estabilidad del bucle de control de retroalimentación negativa. .
25. ¿Cómo cumplir los requisitos de EMC en la mayor medida posible sin generar demasiada presión de costos?
El aumento del costo debido a la EMC en la PCB generalmente se debe al aumento en el número de capas de tierra para mejorar el efecto de blindaje y a la adición de cuentas de ferrita, estranguladores y otros dispositivos de supresión de armónicos de alta frecuencia. Además, normalmente es necesario cooperar con estructuras de blindaje en otros mecanismos para que todo el sistema cumpla los requisitos de EMC. Los siguientes son sólo algunos consejos de diseño de placas PCB para reducir el efecto de radiación electromagnética generada por el circuito.
Elija un dispositivo con una velocidad de respuesta lo más lenta posible para reducir los componentes de alta frecuencia generados por la señal.
Preste atención a la colocación de componentes de alta frecuencia, no demasiado cerca de conectores externos.
Preste atención a la adaptación de impedancia de las señales de alta velocidad, la capa de cableado y su ruta de corriente de retorno (ruta de corriente de retorno) para reducir la reflexión y la radiación de alta frecuencia.
Coloque condensadores de desacoplamiento suficientes y adecuados en los pines de alimentación de cada dispositivo para moderar el ruido en los planos de alimentación y tierra. Preste especial atención a si la respuesta de frecuencia y las características de temperatura del capacitor cumplen con los requisitos de diseño.
La tierra cerca del conector externo se puede separar adecuadamente de la formación, y la tierra del conector debe conectarse a la tierra del chasis cercana.
Utilice apropiadamente trazas de derivación/guardia de tierra junto a algunas señales particularmente de alta velocidad. Pero preste atención al efecto de las trazas de guardia/derivación sobre la impedancia característica de la traza.
La capa de energía está 20H hacia adentro que la formación, y H es la distancia entre la capa de energía y la formación.
26. Cuando hay múltiples bloques de funciones digitales/analógicas en una placa PCB, la práctica común es separar la tierra digital/analógica. ¿Cuál es la razón?
La razón para separar la tierra digital/analógica es que el circuito digital generará ruido en la fuente de alimentación y en la tierra al cambiar entre potenciales altos y bajos. La magnitud del ruido está relacionada con la velocidad de la señal y la magnitud de la corriente. Si el plano de tierra no está dividido y el ruido generado por el circuito en el área digital es grande y el circuito en el área analógica está muy cerca, incluso si las señales digital y analógica no se cruzan, la señal analógica seguirá sufriendo interferencias. por el ruido del suelo. Es decir, el método de no dividir las masas digital y analógica sólo se puede utilizar cuando el área del circuito analógico está lejos del área del circuito digital que genera mucho ruido.
27. Otro enfoque es garantizar que el diseño separado digital/analógico y las líneas de señal digital/analógica no se crucen, que toda la placa PCB no esté dividida y que la tierra digital/analógica esté conectada a este plano de tierra. ¿Cuál es el punto?
El requisito de que las trazas de la señal digital-analógica no puedan cruzarse se debe a que la ruta de la corriente de retorno (ruta de la corriente de retorno) de la señal digital ligeramente más rápida intentará fluir de regreso a la fuente de la señal digital a lo largo del suelo cerca de la parte inferior de la traza. Cruz, el ruido generado por la corriente de retorno aparecerá en el área del circuito analógico.
28. ¿Cómo considerar el problema de adaptación de impedancia al diseñar el diagrama esquemático del diseño de PCB de alta velocidad?
Al diseñar circuitos PCB de alta velocidad, la adaptación de impedancia es uno de los elementos de diseño. El valor de impedancia tiene una relación absoluta con el método de enrutamiento, como caminar sobre la capa superficial (microstrip) o la capa interna (stripline/doble stripline), la distancia desde la capa de referencia (capa de energía o capa de tierra), ancho de traza, PCB material, etc. Ambos afectarán el valor de impedancia característica de la traza.
Es decir, el valor de impedancia sólo se puede determinar después del cableado. El software de simulación general no podrá considerar algunas condiciones de cableado con impedancia discontinua debido a la limitación del modelo de línea o del algoritmo matemático utilizado. En este momento, solo se pueden reservar algunos terminadores (terminaciones), como resistencias en serie, en el diagrama esquemático. para mitigar el efecto de las discontinuidades de la impedancia de la traza. La verdadera solución fundamental al problema es intentar evitar la discontinuidad de la impedancia al realizar el cableado.
29. ¿Dónde puedo proporcionar una biblioteca de modelos IBIS más precisa?
La precisión del modelo IBIS afecta directamente a los resultados de la simulación. Básicamente, IBIS puede considerarse como los datos de características eléctricas del circuito equivalente del búfer de E/S del chip real, que generalmente se puede obtener convirtiendo el modelo SPICE, y los datos de SPICE tienen una relación absoluta con la fabricación del chip, por lo que el mismo dispositivo lo proporcionan diferentes fabricantes de chips. Los datos en SPICE son diferentes y, en consecuencia, los datos en el modelo IBIS convertido también serán diferentes.
Es decir, si se utilizan los dispositivos del fabricante A, sólo ellos tienen la capacidad de proporcionar datos precisos del modelo de sus dispositivos, porque nadie mejor que ellos sabe de qué proceso están hechos sus dispositivos. Si el IBIS proporcionado por el fabricante es inexacto, la única solución es pedirle continuamente que mejore.
30. Al diseñar PCB de alta velocidad, ¿desde qué aspectos deberían considerar los diseñadores las reglas de EMC y EMI?
En general, el diseño EMI/EMC debe considerar aspectos tanto radiados como conducidos. El primero pertenece a la parte de frecuencia más alta (≥30MHz) y el segundo pertenece a la parte de frecuencia más baja (≤30MHz).
Así que no puedes simplemente prestar atención a la alta frecuencia e ignorar la parte de baja frecuencia. Un buen diseño EMI/EMC debe tener en cuenta la posición del dispositivo, la disposición de la pila de PCB, la forma de las conexiones importantes, la selección del dispositivo, etc. al comienzo del diseño. Si no hay un mejor arreglo por adelantado, se puede resolver después. Obtendrá el doble de resultado con la mitad de esfuerzo y aumentará el costo.
Por ejemplo, la posición del generador de reloj no debe estar lo más cerca posible del conector externo, la señal de alta velocidad debe ir a la capa interna lo más lejos posible y prestar atención a la continuidad de la adaptación de impedancia característica y la capa de referencia para reducir la reflexión, y la pendiente (velocidad de respuesta) de la señal enviada por el dispositivo debe ser lo más pequeña posible para reducir la alta Al seleccionar un condensador de desacoplamiento/bypass, preste atención a si su respuesta de frecuencia cumple con los requisitos para reducir Ruido del avión de potencia.
Además, preste atención a la ruta de retorno de la corriente de la señal de alta frecuencia para hacer que el área del bucle sea lo más pequeña posible (es decir, la impedancia del bucle sea lo más pequeña posible) para reducir la radiación. También es posible controlar el rango de ruido de alta frecuencia dividiendo la formación. Finalmente, seleccione adecuadamente el punto de conexión a tierra de la PCB y la caja (tierra del chasis).
31. ¿Cómo elegir las herramientas EDA?
En el software de diseño de PCB actual, el análisis térmico no es un punto fuerte, por lo que no se recomienda su uso. Para otras funciones 1.3.4, puedes elegir PADS o Cadence, y la relación rendimiento y precio es buena. Los principiantes en el diseño de PLD pueden utilizar el entorno integrado proporcionado por los fabricantes de chips PLD, y se pueden utilizar herramientas de punto único al diseñar más de un millón de puertas.
32. Recomiende un software EDA adecuado para el procesamiento y transmisión de señales de alta velocidad.
Para el diseño de circuitos convencionales, los PADS de INNOVEDA son muy buenos y existen software de simulación correspondientes, y este tipo de diseño suele representar el 70% de las aplicaciones. Para el diseño de circuitos de alta velocidad, circuitos mixtos analógicos y digitales, la solución Cadence debería ser un software con mejor rendimiento y precio. Por supuesto, el desempeño de Mentor sigue siendo muy bueno, especialmente la gestión de su proceso de diseño debería ser la mejor.
33. Explicación del significado de cada capa de placa PCB.
Topoverlay: el nombre del dispositivo de nivel superior, también llamado serigrafía superior o leyenda del componente superior, como R1 C5,
IC10.bottomoverlay–similarmente multicapa—–Si diseña un tablero de 4 capas, coloca una plataforma libre o vía, la define como multicapa, luego su plataforma aparecerá automáticamente en las 4 capas, si solo la define como capa superior, entonces su pad solo aparecerá en la capa superior.
34. ¿A qué aspectos se debe prestar atención en el diseño, enrutamiento y disposición de PCB de alta frecuencia por encima de 2G?
Los PCB de alta frecuencia por encima de 2G pertenecen al diseño de circuitos de radiofrecuencia y no están dentro del alcance de la discusión sobre el diseño de circuitos digitales de alta velocidad. El diseño y el enrutamiento del circuito de RF deben considerarse junto con el diagrama esquemático, porque el diseño y el enrutamiento causarán efectos de distribución.
Además, algunos dispositivos pasivos en el diseño de circuitos de RF se realizan mediante definición paramétrica y láminas de cobre de formas especiales. Por lo tanto, se requieren herramientas EDA para proporcionar dispositivos paramétricos y editar láminas de cobre con formas especiales.
La placa de Mentor tiene un módulo de diseño de RF dedicado que cumple con estos requisitos. Además, el diseño general de radiofrecuencia requiere herramientas especiales de análisis de circuitos de radiofrecuencia; la más famosa en la industria es eesoft de agilent, que tiene una buena interfaz con las herramientas de Mentor.
35. Para el diseño de PCB de alta frecuencia por encima de 2G, ¿qué reglas debe seguir el diseño de microstrip?
Para el diseño de líneas microstrip de RF, es necesario utilizar herramientas de análisis de campo 3D para extraer los parámetros de la línea de transmisión. Todas las reglas deben especificarse en esta herramienta de extracción de campos.
36. Para una PCB con todas las señales digitales, hay una fuente de reloj de 80MHz en la placa. Además de utilizar malla de alambre (conexión a tierra), ¿qué tipo de circuito se debe utilizar como protección para garantizar una capacidad de conducción suficiente?
Para garantizar la capacidad de conducción del reloj, no se debe realizar mediante protección. Generalmente, el reloj se utiliza para controlar el chip. La preocupación general sobre la capacidad de la unidad de reloj se debe a múltiples cargas de reloj. Se utiliza un chip controlador de reloj para convertir una señal de reloj en varias y se adopta una conexión punto a punto. Al seleccionar el chip del controlador, además de garantizar que básicamente coincida con la carga y que el borde de la señal cumpla con los requisitos (generalmente, el reloj es una señal de borde efectivo), al calcular la sincronización del sistema, el retraso del reloj en el controlador Se debe tener en cuenta el chip.
37. Si se usa una placa de señal de reloj separada, ¿qué tipo de interfaz se usa generalmente para garantizar que la transmisión de la señal del reloj se vea menos afectada?
Cuanto más corta sea la señal del reloj, menor será el efecto de la línea de transmisión. El uso de una placa de señal de reloj separada aumentará la longitud del enrutamiento de la señal. Y la fuente de alimentación a tierra de la placa también es un problema. Para transmisiones de larga distancia, se recomienda utilizar señales diferenciales. El tamaño L puede cumplir con los requisitos de capacidad de la unidad, pero su reloj no es demasiado rápido, no es necesario.
38, 27M, línea de reloj SDRAM (80M-90M), el segundo y tercer armónico de estas líneas de reloj están justo en la banda VHF y la interferencia es muy grande después de que la alta frecuencia ingresa desde el extremo receptor. Además de acortar la longitud de la línea, ¿qué otras buenas formas hay?
Si el tercer armónico es grande y el segundo armónico es pequeño, puede deberse a que el ciclo de trabajo de la señal es del 50%, porque en este caso la señal no tiene armónicos pares. En este momento, es necesario modificar el ciclo de trabajo de la señal. Además, si la señal del reloj es unidireccional, generalmente se utiliza la coincidencia de la serie final de la fuente. Esto suprime las reflexiones secundarias sin afectar la velocidad del flanco del reloj. El valor coincidente en el extremo de origen se puede obtener utilizando la fórmula de la siguiente figura.
39. ¿Cuál es la topología del cableado?
Topología, algunos también se denominan orden de enrutamiento. Para el orden de cableado de la red conectada multipuerto.
40. ¿Cómo ajustar la topología del cableado para mejorar la integridad de la señal?
Este tipo de dirección de señal de red es más complicado, porque para señales unidireccionales, bidireccionales y señales de diferentes niveles, la topología tiene diferentes influencias y es difícil decir qué topología es beneficiosa para la calidad de la señal. Además, al realizar una presimulación, qué topología utilizar es muy exigente para los ingenieros y requiere una comprensión de los principios de los circuitos, los tipos de señales e incluso las dificultades del cableado.
41. ¿Cómo reducir los problemas de EMI organizando el apilamiento?
En primer lugar, se debe considerar la EMI desde el sistema y la PCB por sí sola no puede resolver el problema. Para EMI, creo que el apilamiento es principalmente para proporcionar la ruta de retorno de señal más corta, reducir el área de acoplamiento y suprimir la interferencia del modo diferencial. Además, la capa de tierra y la capa de energía están estrechamente acopladas y la extensión es apropiadamente más grande que la capa de energía, lo que es bueno para suprimir la interferencia de modo común.
42. ¿Por qué se coloca el cobre?
Generalmente, existen varias razones para colocar cobre.
1. CEM. Para el cobre de suministro de energía o tierra de gran superficie, desempeñará un papel de blindaje, y algunos especiales, como PGND, desempeñarán un papel protector.
2. Requisitos del proceso de PCB. Generalmente, para garantizar el efecto de galvanoplastia o laminación sin deformación, se coloca cobre sobre la capa de PCB con menos cableado.
3. Requisitos de integridad de la señal, brindan a las señales digitales de alta frecuencia una ruta de retorno completa y reducen el cableado de la red de CC. Por supuesto, también existen razones para la disipación de calor, la instalación de dispositivos especiales requiere colocación de cobre, etc.
43. En un sistema se incluyen dsp y pld, ¿a qué problemas se debe prestar atención al realizar el cableado?
Mire la relación entre la velocidad de su señal y la longitud del cableado. Si el retraso de la señal en la línea de transmisión es comparable al tiempo del flanco de cambio de la señal, se debe considerar el problema de integridad de la señal. Además, para múltiples DSP, la topología de enrutamiento de señales de datos y reloj también afectará la calidad y la sincronización de la señal, lo que requiere atención.
44. Además del cableado de herramientas Protel, ¿existen otras buenas herramientas?
En cuanto a herramientas, además de PROTEL, existen muchas herramientas de cableado, como las series WG2000, EN2000 y powerpcb de MENTOR, allegro de Cadence, cadstar de zuken, cr5000, etc., cada una con sus propios puntos fuertes.
45. ¿Cuál es la “ruta de retorno de la señal”?
Ruta de retorno de la señal, es decir, corriente de retorno. Cuando se transmite una señal digital de alta velocidad, la señal fluye desde el controlador a lo largo de la línea de transmisión de PCB hasta la carga, y luego la carga regresa al extremo del controlador a lo largo del suelo o la fuente de alimentación por el camino más corto.
Esta señal de retorno a tierra o fuente de alimentación se denomina ruta de retorno de señal. El Dr. Johnson explicó en su libro que la transmisión de señales de alta frecuencia es en realidad un proceso de carga de la capacitancia dieléctrica intercalada entre la línea de transmisión y la capa de CC. Lo que SI analiza son las propiedades electromagnéticas de este recinto y el acoplamiento entre ellos.
46. ¿Cómo realizar análisis SI en conectores?
En la especificación IBIS3.2 hay una descripción del modelo de conector. Generalmente utilice el modelo EBD. Si se trata de una placa especial, como un backplane, se requiere un modelo SPICE. También puede utilizar un software de simulación multiplaca (HYPERLYNX o IS_multiboard). Al construir un sistema multiplaca, ingrese los parámetros de distribución de los conectores, que generalmente se obtienen del manual del conector. Por supuesto, este método no será lo suficientemente preciso, pero siempre que esté dentro del rango aceptable.
47. ¿Cuáles son los métodos de rescisión?
Terminación (terminal), también conocida como coincidencia. Generalmente, según la posición de coincidencia, se divide en coincidencia de extremos activos y coincidencia de terminales. Entre ellos, la coincidencia de fuentes es generalmente una coincidencia en serie de resistencias y la coincidencia de terminales es generalmente una coincidencia en paralelo. Hay muchas formas, incluida la activación de resistencia, la reducción de resistencia, la combinación de Thevenin, la combinación de CA y la combinación de diodos Schottky.
48. ¿Qué factores determinan la forma de rescisión (matching)?
El método de coincidencia generalmente está determinado por las características del BUFFER, las condiciones de topología, los tipos de nivel y los métodos de evaluación, y también se debe considerar el ciclo de trabajo de la señal y el consumo de energía del sistema.
49. ¿Cuáles son las reglas para la forma de rescisión (igualación)?
El problema más crítico en los circuitos digitales es el problema de la sincronización. El propósito de agregar coincidencia es mejorar la calidad de la señal y obtener una señal determinable en el momento del juicio. Para señales de nivel efectivo, la calidad de la señal es estable bajo la premisa de garantizar el tiempo de establecimiento y retención; para señales efectivas retardadas, bajo la premisa de garantizar la monotonicidad del retardo de la señal, la velocidad de retardo del cambio de señal cumple con los requisitos. Hay material sobre la combinación en el libro de texto del producto Mentor ICX.
Además, “High Speed Digital design a handbook of blackmagic” tiene un capítulo dedicado al terminal, que describe el papel de la coincidencia en la integridad de la señal a partir del principio de ondas electromagnéticas, que puede usarse como referencia.
50. ¿Puedo utilizar el modelo IBIS del dispositivo para simular la función lógica del dispositivo? Si no es así, ¿cómo se pueden realizar simulaciones del circuito a nivel de placa y de sistema?
Los modelos IBIS son modelos a nivel de comportamiento y no se pueden utilizar para simulación funcional. Para la simulación funcional, se requieren modelos SPICE u otros modelos a nivel estructural.
51. En un sistema donde coexisten lo digital y lo analógico, existen dos métodos de procesamiento. Una es separar la tierra digital de la tierra analógica. Las cuentas están conectadas, pero la fuente de alimentación no está separada; la otra es que la fuente de alimentación analógica y la fuente de alimentación digital están separadas y conectadas con FB, y la tierra es una tierra unificada. Me gustaría preguntarle al Sr. Li si el efecto de estos dos métodos es el mismo.
Hay que decir que en principio es lo mismo. Porque la potencia y la tierra son equivalentes a señales de alta frecuencia.
El propósito de distinguir entre partes analógicas y digitales es la antiinterferencia, principalmente la interferencia de circuitos digitales a circuitos analógicos. Sin embargo, la segmentación puede dar como resultado una ruta de retorno de señal incompleta, lo que afecta la calidad de la señal digital y afecta la calidad EMC del sistema.
Por lo tanto, no importa qué plano se divida, depende de si la ruta de retorno de la señal se amplía y de cuánto interfiere la señal de retorno con la señal de trabajo normal. Ahora también hay algunos diseños mixtos, independientemente de la fuente de alimentación y la tierra. Al realizar el diseño, separe el diseño y el cableado según la parte digital y la parte analógica para evitar señales entre regiones.
52. Normas de seguridad: ¿Cuáles son los significados específicos de FCC y EMC?
FCC: comisión federal de comunicaciones Comisión Estadounidense de Comunicaciones
EMC: compatibilidad electromagnética compatibilidad electromagnética
FCC es una organización de estándares, EMC es un estándar. Existen motivos, normas y métodos de prueba correspondientes para la promulgación de normas.
53. ¿Qué es la distribución diferencial?
Las señales diferenciales, algunas de las cuales también se denominan señales diferenciales, utilizan dos señales idénticas de polaridad opuesta para transmitir un canal de datos y se basan en la diferencia de nivel de las dos señales para su evaluación. Para garantizar que las dos señales sean completamente consistentes, deben mantenerse en paralelo durante el cableado y el ancho y el espaciado de las líneas deben permanecer sin cambios.
54. ¿Qué son los software de simulación de PCB?
Hay muchos tipos de simulación, análisis de simulación (SI) de análisis de integridad de señal de circuito digital de alta velocidad. El software comúnmente utilizado es icx, signalvision, hyperlynx, XTK, spectraquest, etc. Algunos también usan Hspice.
55. ¿Cómo realiza el software de simulación de PCB la simulación de DISEÑO?
En los circuitos digitales de alta velocidad, para mejorar la calidad de la señal y reducir la dificultad del cableado, generalmente se utilizan placas multicapa para asignar capas de alimentación especiales y capas de tierra.
56. Cómo lidiar con el diseño y el cableado para garantizar la estabilidad de las señales por encima de 50 M
La clave para el cableado de señales digitales de alta velocidad es reducir el impacto de las líneas de transmisión en la calidad de la señal. Por lo tanto, el diseño de señales de alta velocidad por encima de 100 M requiere que los rastros de la señal sean lo más cortos posible. En los circuitos digitales, las señales de alta velocidad se definen por el tiempo de retardo de subida de la señal. Además, los diferentes tipos de señales (como TTL, GTL, LVTTL) tienen diferentes métodos para garantizar la calidad de la señal.
57. La parte de RF de la unidad exterior, la parte de frecuencia intermedia e incluso la parte del circuito de baja frecuencia que monitorea la unidad exterior a menudo se implementan en la misma PCB. ¿Cuáles son los requisitos para el material de dicha PCB? ¿Cómo evitar que los circuitos de RF, IF e incluso de baja frecuencia interfieran entre sí?
El diseño de circuitos híbridos es un gran problema. Es difícil tener una solución perfecta.
Generalmente, el circuito de radiofrecuencia está dispuesto y cableado como una placa única independiente en el sistema, e incluso hay una cavidad de blindaje especial. Además, el circuito de RF es generalmente de una o dos caras, y el circuito es relativamente simple, todo lo cual tiene como objetivo reducir el impacto en los parámetros de distribución del circuito de RF y mejorar la consistencia del sistema de RF.
En comparación con el material FR4 general, las placas de circuito RF tienden a utilizar sustratos de alta calidad. La constante dieléctrica de este material es relativamente pequeña, la capacitancia distribuida de la línea de transmisión es pequeña, la impedancia es alta y el retardo de transmisión de la señal es pequeño. En el diseño de circuitos híbridos, aunque los circuitos digitales y de RF se construyen en la misma PCB, generalmente se dividen en área de circuito de RF y área de circuito digital, que se colocan y cablean por separado. Utilice vías de tierra y cajas de blindaje entre ellas.
58. Para la parte de RF, la parte de frecuencia intermedia y la parte del circuito de baja frecuencia se implementan en la misma PCB, ¿qué solución tiene Mentor?
El software de diseño de sistemas a nivel de placa de Mentor, además de las funciones básicas de diseño de circuitos, también tiene un módulo de diseño de RF dedicado. En el módulo de diseño esquemático de RF, se proporciona un modelo de dispositivo parametrizado y una interfaz bidireccional con herramientas de simulación y análisis de circuitos de RF como EESOFT; en el módulo RF LAYOUT, se proporciona una función de edición de patrones especialmente utilizada para el diseño y cableado de circuitos de RF, y también hay una interfaz bidireccional de herramientas de simulación y análisis de circuitos de RF como EESOFT que puede etiquetar de forma inversa los resultados del análisis y Simulación de regreso al diagrama esquemático y PCB.
Al mismo tiempo, utilizando la función de gestión de diseño del software Mentor, se puede realizar fácilmente la reutilización del diseño, la derivación del diseño y el diseño colaborativo. Acelere enormemente el proceso de diseño de circuitos híbridos. La placa de teléfono móvil es un diseño de circuito mixto típico, y muchos grandes fabricantes de diseños de teléfonos móviles utilizan eesoft de Mentor plus Angelon como plataforma de diseño.
59. ¿Cuál es la estructura de producto de Mentor?
Las herramientas de PCB de Mentor Graphics incluyen la serie WG (anteriormente veribest) y la serie Enterprise (boardstation).
60. ¿Cómo es compatible el software de diseño de PCB de Mentor con BGA, PGA, COB y otros paquetes?
El RE autoactivo de Mentor, desarrollado a partir de la adquisición de Veribest, es el primer enrutador sin red y en cualquier ángulo de la industria. Como todos sabemos, para los conjuntos de rejillas de bolas, los dispositivos COB, los enrutadores sin rejilla y de cualquier ángulo son la clave para resolver la tasa de enrutamiento. En el último RE autoactivo, se han agregado funciones como empujar vías, lámina de cobre, REROUTE, etc. para que sea más conveniente de aplicar. Además, admite enrutamiento de alta velocidad, incluido enrutamiento de señales y enrutamiento de pares diferenciales con requisitos de retardo de tiempo.
61. ¿Cómo maneja el software de diseño de PCB de Mentor los pares de líneas diferenciales?
Una vez que el software Mentor define las propiedades del par diferencial, los dos pares diferenciales se pueden enrutar juntos y el ancho de línea, el espaciado y la longitud del par diferencial están estrictamente garantizados. Se pueden separar automáticamente cuando se encuentran obstáculos y se puede seleccionar el método vía al cambiar de capa.
62. En una placa PCB de 12 capas, hay tres capas de fuente de alimentación de 2,2 V, 3,3 V y 5 V, y cada una de las tres fuentes de alimentación está en una capa. ¿Cómo lidiar con el cable de tierra?
En términos generales, las tres fuentes de alimentación están dispuestas respectivamente en el tercer piso, lo que es mejor para la calidad de la señal. Porque es poco probable que la señal se divida en capas planas. La segmentación cruzada es un factor crítico que afecta la calidad de la señal y que generalmente el software de simulación ignora. Para aviones de potencia y planos de tierra, es equivalente a señales de alta frecuencia. En la práctica, además de considerar la calidad de la señal, el acoplamiento del plano de potencia (utilizando el plano de tierra adyacente para reducir la impedancia de CA del plano de potencia) y la simetría de apilamiento son factores que deben considerarse.
63. ¿Cómo comprobar si la PCB cumple con los requisitos del proceso de diseño cuando sale de fábrica?
Muchos fabricantes de PCB tienen que pasar por una prueba de continuidad de la red de encendido antes de que se complete el procesamiento de la PCB para garantizar que todas las conexiones sean correctas. Al mismo tiempo, cada vez más fabricantes utilizan pruebas de rayos X para comprobar algunos fallos durante el grabado o la laminación.
Para la placa terminada después del procesamiento del parche, generalmente se utiliza la inspección de prueba de TIC, lo que requiere agregar puntos de prueba de TIC durante el diseño de la PCB. Si hay un problema, también se puede utilizar un dispositivo especial de inspección por rayos X para descartar si el fallo se debe al procesamiento.
64. ¿La “protección del mecanismo” es la protección de la carcasa?
Sí. La carcasa debe estar lo más ajustada posible, utilizar menos o ningún material conductor y estar lo más conectada a tierra posible.
65. ¿Es necesario considerar el problema de ESD del propio chip al seleccionar el chip?
Ya sea un tablero de doble capa o un tablero de varias capas, el área del suelo debe aumentarse tanto como sea posible. Al elegir un chip, se deben considerar las características ESD del propio chip. Estos generalmente se mencionan en la descripción del chip, e incluso el rendimiento del mismo chip de diferentes fabricantes será diferente.
Preste más atención al diseño y considérelo de manera más integral, y el rendimiento de la placa de circuito estará garantizado hasta cierto punto. Pero el problema de la ESD aún puede aparecer, por lo que la protección de la organización también es muy importante para la protección de la ESD.
66. Al fabricar una placa PCB, para reducir la interferencia, ¿el cable de tierra debe tener una forma cerrada?
Al fabricar placas PCB, en términos generales, es necesario reducir el área del bucle para reducir la interferencia. Al tender el cable de tierra, no debe colocarse de forma cerrada, sino dendrítica. El área de la tierra.
67. Si el emulador usa una fuente de alimentación y la placa PCB usa una fuente de alimentación, ¿deben conectarse juntas las tierras de las dos fuentes de alimentación?
Sería mejor si se pudiera utilizar una fuente de alimentación separada, porque no es fácil causar interferencias entre las fuentes de alimentación, pero la mayoría de los equipos tienen requisitos específicos. Dado que el emulador y la placa PCB utilizan dos fuentes de alimentación, no creo que deban compartir el mismo terreno.
68. Un circuito se compone de varias placas PCB. ¿Deberían compartir el terreno?
Un circuito consta de varias PCB, la mayoría de las cuales requieren una conexión a tierra común, porque no es práctico utilizar varias fuentes de alimentación en un circuito. Pero si tienes condiciones específicas, puedes usar una fuente de alimentación diferente, por supuesto, la interferencia será menor.
69. Diseñe un producto portátil con una pantalla LCD y una carcasa metálica. Al probar ESD, no puede pasar la prueba de ICE-1000-4-2, CONTACT solo puede pasar 1100 V y AIR puede pasar 6000 V. En la prueba de acoplamiento ESD, el horizontal solo puede pasar 3000 V y el vertical puede pasar 4000 V. La frecuencia de la CPU es de 33MHZ. ¿Hay alguna forma de pasar la prueba ESD?
Los productos portátiles tienen carcasas metálicas, por lo que los problemas de ESD deben ser más obvios y las pantallas LCD también pueden tener fenómenos más adversos. Si no hay forma de cambiar el material metálico existente, se recomienda agregar material antieléctrico dentro del mecanismo para fortalecer la conexión a tierra de la PCB y, al mismo tiempo, encontrar una manera de conectar a tierra la pantalla LCD. Por supuesto, la forma de operar depende de la situación específica.
70. Al diseñar un sistema que contenga DSP y PLD, ¿qué aspectos se deben considerar ESD?
En lo que respecta al sistema general, se deben considerar principalmente las partes en contacto directo con el cuerpo humano y se debe realizar una protección adecuada en el circuito y el mecanismo. En cuanto al impacto que tendrá la ESD en el sistema, depende de diferentes situaciones.
Hora de publicación: 19-mar-2023